Als Eigenbauprojekt offenbar selten, zumindest finde ich nicht viel darüber. Der Rotor hat eine sinusförmige Leiterbahn - und der Stator? Gibt's auch digitale mit Gray Code, oder inkrementelle?
Kenne ich nur analog. Ein halber Zylinder, der sich zwischen zwei Rohrhälften dreht, wie ein Differentialdrehko. War als Istwertgeber in einem alten Siemensschreiber (Papier) an der Schreibfedermechanik verbaut, weil er sehr linear ist und nicht durch Abrieb verschmutzt.
I,I&i schrieb: > Gibt's auch digitale mit Gray Code, oder inkrementelle? Nein, die sind analog, so wie magnetische Drehgeber, liefern Sinus und Cosinus. Man könnte natürlich auch einen kapazitiven Messschieber aufrollen, dann hätte man ein digitales Ergebnis.
Mit "digital" meinte ich ohne Interpolation: der hier sieht nach "einfachem" Encoder-Muster aus: https://youtu.be/XLa5PICnxpg?t=42 Es wird nichts erklärt. Messchieber-Muster aneinandergelegt: https://www.youtube.com/watch?v=fKSSY1gzCEs&t=744s https://de.wikipedia.org/wiki/Messschieber#Digitale_Messschieber > ... erfolgt eine Anspeisung mit mehreren, verschiedenartigen pulsweitenmodulierten Rechtecksignalen, welche von der Elektronik des Messschiebers gebildet werden. Je nach Position des Schiebers ergeben sich durch die unterschiedlichen kapazitiven Kopplungen der geometrischen Anordnung verschiedenartige Signalverläufe an der Empfangselektrode, ... http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html "Position Detector" für 90°, Rotor ist mit Masse verbunden. Ansonsten: https://duckduckgo.com/?q=angular+capacitive&iax=images&ia=images Viele Referenzen: https://www.mdpi.com/1424-8220/16/8/1196/htm https://www.analog.com/en/products/ad2s1210.html "Complete monolithic resolver-to-digital converter" > A resolver is a rotating transformer, typically with a primary winding on the rotor and two secondary windings on the stator. In the case of a variable reluctance resolver, there are no wind- ings on the rotor, as shown in Figure 24. The primary winding is on the stator as well as the secondary windings, but the saliency in the rotor design provides the sinusoidal variation in the secondary coupling with the angular position. Either way, the resolver output voltages (S3 − S1, S2 − S4) have the same equations, as shown in Equation 1. Wenn's was einfaches (basteltoleranztolerant) für eine Umdrehung gibt, lasst es mich wissen.
Eventuell reicht ja schon ein "capacitive touch" uC. ST zeigt z.B. in AN5105 unter 5.5.3 die Anwendung "rotary sensor or wheel", unter table 10 gibt's auch Links zu "rotary sensor documentation". Schau dir z.B. mal den FDC1004 capacitive to digital converter an. Ich denke zu diesem Teil auch einmal eine rotative Anwendung gesehen zu haben - ist aber schon lange her. Hängt natürlich von der Anwendung ab, 30.000rpm wird schwierig...
Noti schrieb: > Eventuell reicht ja schon ein "capacitive touch" uC. Die Auswertung einer "Touch"-Elektrode kann ja praktisch jede MCU per charge-transfer-Messung (siehe Codesammlung), es muss kein Oszillator dran sein. Ok, ist bei ST auch nicht, die haben offenbar charge-transfer Hardware an den Pins. https://www.st.com/resource/en/application_note/dm00445657-getting-started-with-touch-sensing-control-on-stm32-microcontrollers-stmicroelectronics.pdf >5.5.3 Rotary sensor or wheel >A rotary is a set of contiguous capacitive electrodes. >Figure 10. Interlaced patterned rotary sensor with 3 channels / 3 electrodes -> AN4312 und UM1913 Der Kreis wird mit drei ineinander verzahnten Feldern abgedeckt. Reicht die Kapazität von einer (im Vergleich zum Menschen kleinen) Kupferfläche auf dem Rotor? Darf der Rotor eiern/taumeln? Meine Hürde ist das Vorstellungsvermögen der räumlichen Ladung und folglich das Elektrodendesign... Zumal es ja idiotensicher konzipiert sein sollte, d.h. das mechanische Einflüsse (eiernder, taumelnder/wackelnder Rotor) sich aufheben. Ein Design, wo Sende- und Empfangselektroden statisch sind, und der Rotor lediglich passive Platten enthält, wäre gut. Wenn das Design symmetrisch ist, um z.B. taumeln auszugleichen, wie kann dann eine ganze Umdrehung erkannt werden? 6 Bit Auflösung reichen aus, es kann aber auch gerne mit ADC gemessen/interpoliert werden, wenn das Pins und Leiterplattenfläche spart. Absolut wäre besser.
So wie ich es verstanden habe wäre der Rotor statisch: einfach eine leitfähige Struktur, z.B. PCB. Durch die Anzahl Elektroden und deren Struktur sollten sich äußere Einflüsse gut kompensieren lassen: Luftfeuchtigkeit, taumelnder Rotor... haben Einfluss auf die Gesamtkapazität C1+C2+...+Cx. Die Absolutposition sollte durch das Verhältnis der Kapazitäten C1 zu C2 zu Cx berechenbar sein.
MaWin schrieb: > Man könnte natürlich auch einen kapazitiven Messschieber aufrollen, dann > hätte man ein digitales Ergebnis. Flex-PCB: https://www.emerald.com/insight/content/doi/10.1108/SR-11-2012-683/full/html Trotz EU-Support keine zugängliche Veröffentlichung!?
Noti schrieb: > So wie ich es verstanden habe wäre der Rotor statisch: einfach eine > leitfähige Struktur, z.B. PCB. Naja, der "Rotor" aus der AN ist ja eigentlich der Finger (mit Körper dran). Daher die Frage nach der Kapazität einer "statischen" Fläche (Finger-Simulator) auf dem rotierenden PCB-Rotor.
Hier noch ein unzugängliches Paper, das Nonius und Phasenverschiebung kombiniert: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0924424719321478 https://ars.els-cdn.com/content/image/1-s2.0-S0924424719321478-fx1_lrg.jpg Wie bei den Messschiebern scheinen hier auch jede 4 Elektrode zusammenzuhängen (warum?). Wie groß ist die Phasenverschiebung der zwei Spuren? Was kompensiert die zitronenform (Sinus?) der "Übertragerplatten"? Reicht hier eine Charge-Transfer-Messung aus?
Moment, Nonius ist doch Phasenverschiebung.
Dann ist der Satz doch doppeltgemoppelt!?
> This enables the capture of high precision absolute angular measurements
according the principle of Vernier calipers, where the N+2 period output signal is
employed for obtaining fine measurements, while the phase difference between the
output signals is employed for absolute positioning.
I,I&i schrieb: > Dann ist der Satz doch doppeltgemoppelt!? Nein: - 2 Kanäle für den Encoder für die genaue Relativposition - Quadraturencoder, das Signal wiederholt sich x-fach pro Umdrehung je nach Anzahl Perioden (Strich bei optischem Encoder, Polpaare bei Magnetischem Encoder oder eben Elektroden...) - 2 Kanäle für zusätzlichen Encoder, jedoch mit anderer Periodenzahl (Nonius), für die Absolutposition Beispiel: icHaus iC-MU200 magnet. Encoder mit Nonius, https://www.ichaus.de/upload/pdf/MU200_datasheet_B2en.pdf
Noti schrieb: > Beispiel: icHaus iC-MU200 magnet. Encoder mit Nonius Ok, danke. > Rotative measuring system >The magnetic code carrier consists of two magnetic >encoder tracks. The outer track comprises an even >number of alternately magnetized poles and is used for >high-precision position definition. This is thus called the >master track. The second inside track has one pole pair >less than the outer track and is thus referred to as the >nonius track. This track is used to calculate an absolute >position within one revolution of the pole disc. To this >end, the difference in angle between the two tracks is >calculated. Für die grundlegende Encoderfunktion (ohne Absolutwinkelerkennung mit zweiter Nonius-Spur) gebe es auf dem Stator N Sender, N Empfänger und auf dem Rotor N Koppler. Die Kapazität müsste maximal sein, wenn die Koppler jeweils die Hälfte von Sender und Empfänger bedecken. Also ein Viertel der Fläche. Bei 30 mm Durchmesser wären das maximal 177 mm², mit optimistischen 0.5 mm Abstand sind das nur 3 pF, bzw. die Hälfte (Serienkapazität). Keine Ahnung, wie die Streukapazität ist (Rotor ganz über Sender oder Empfänger) und was daraus für den Signalhub folgt. Wenn's geht, würde ich das gerne ohne Spezial-IC machen. Drehzahl ist gering, kleiner 10 Hz. Als Encoder heisst das <1kHz Updaterate. Hier wird mit 8 MHz der Strom zweier Elektrodenpaare über den geerdeten Rotor verglichen (analoge Messung 90°): http://elm-chan.org/works/vlp/report_e.html http://elm-chan.org/works/vlp/r9/galvo.png http://elm-chan.org/works/vlp/r9/galamp2.png Aber auch das dürfte anfällig für eine Veränderung des Rotorabstands sein. Dann muss der Rotor wohl zwischen Sender und Empfänger laufen. Wenn alles punktsymmetrisch ist, müsste Taumeln kompensiert werden. Um den Einfluß vom Eiern (radiale Verschiebung, d.h. nicht koaxial) zu reduzieren hilft es vielleicht, die Rotorelektroden etwas kürzer auszuführen? Ich werde mal ausprobieren, ob Charge-Transfer ausreichend auflöst und schnell genug ist.
Zum Ausprobieren ganz nett (und günstig): STM32L1 Discovery Kit Halt linear, für erste "Gehversuche" aber egal. Natürlich haben auch andere Hersteller hübsche Boards mit kapazitiven Sensoren: Cypress, TI...
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